新一代储能材料与装备的发展，是未来大规模应用新型储能技术的基础和保障，目前，国际上电化学储能的平均占比不到1%，我国的电化学储能则占了储能行业将近9%。到2050年，可再生能源装机容量可以比2020年增加10倍，需要大量的能源储存，按照目前的储能量远远不够，现有储能技术遇到了严重的瓶颈。新一代储能材料与装备的发展，将为我国新能源事业发展起到至关重要的作用。

高效安全的储能技术是全球新能源开发与应用的重大技术瓶颈，镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的，一旦大规模应用，将根本上改变传统储能模式中效率低、成本高、安全性差等问题。

1、为什么研究镁储能材料？

谈及缘何研究镁基储能材料？潘复生表示，首先，我国镁矿资源非常丰富，占世界镁矿资源的70%。其次，镁资源具有新能源潜力，其强度高于铝合金和钢铁，镁合金不仅是高效、安全的储运氢材料，还是环保高密度的安全电池材料。

“镁储氢能力非常强，储氢密度是气态氢的1000倍、液态氢的1.5倍。”潘复生表示，由于镁及镁金属是常温常压，所以安全性远高于气态和业态储氢。此外，镁储氢还可纯化氢气。据悉，镁固态储氢材料在储氢过程当中可以转化为99.999%的绿氢。镁本身也是绿色制氢材料，如果把镁和水相结合，1克镁相当于2升氢气，它的储氢率可以达到15.2%。

据了解，近几年，全球镁及镁合金的研究呈现爆发式增长。我国也已经成为全球重要的镁生产国、应用国和研究国，在国际上具有一定的技术优势。

2、镁合金技术群星灿烂

在镁合金制备加工技术方面，重庆大学等发展的新型镁合金非对称加工技术（非对称挤压和锻挤一体化等）理论和工艺均有重要进展；上海交通大学等开发的镁合金复合锻造工艺等有了新的突破；东北大学、重庆大学等开发的镁合金带卷挤压和轧制开始向产业化推进；北京科技大学、中科院金属研究所等发展的残余应力定向消除技术在厚板产品残余应力的消减上效果显著；西安交通大学等在高纯镁的制备上已形成一批技术成果；上海交通大学等基于Ce元素改性拓宽了镁-铝系合金锻造热加工图安全峰值区对应加工参数，提出了不同锻造温度和应变速率下的失稳判据，为实现高强镁-铝系合金大变形量锻造提供了依据。

国内相关单位以导弹壳体、大型汽车轮毂和坦克负重轮等轮盘件为对象，发展了高强韧镁合金累积大比率锻造技术和半开放式锻造技术，实现镁合金大型锻件成形与性能的统一，突破大型锻件强韧化性能与尺寸精度协同调控技术瓶颈。目前，国内一批新型制备加工技术体现了重要的应用前景，例如熔体自纯化技术、电磁辅助凝固技术、低温挤压技术、在线扭转挤压技术、衬板轧制技术、复合轧制技术、旋锻技术等。

3、拓展镁基结构材料应用空间

在镁合金结构材料方面，原有应用领域的增加和新的应用领域拓展有望使镁合金结构材料的产量翻倍，几年内突破百万吨级有可能成为现实。汽车特别是新能源汽车对轻量化需求越来越迫切，仪表盘、中控支架、电池箱等镁合金零部件的应用量有望大幅度增加。建筑领域的应用，特别是建筑模板和可移动建筑有可能成为镁合金结构材料一个快速增加的新型增长点。就建筑模板而言，一旦技术完全突破，镁合金模板的年应用量就可能超过百万吨，中国有色金属工业协会和中国有色金属学会对此极为关注，正在积极推动。

镁合金结构材料的功能化特点有望推动镁合金结构材料在信息产业、军口领域、航空航天、石油化工等实现更大规模的应用，特别是可溶性镁合金在石油天然气领域有很大的应用市场。镁基复合材料作为金属基复合材料的新领域，其开发应用对全球金属基复合材料产业都可能产生重要影响。

4、镁产业有望达万亿级

在潘复生看来，镁合金作为一种绿色金属材料，最有“钱景”。镁的成本只有锂的1/25左右，镁离子电池有望替代目前大范围使用的锂电池。“镁领域技术一旦成熟，将带领镁产业由目前的百亿级市场直接升级为万亿级市场。”

不过，目前，资源有限、成本高、安全性问题没有根本解决是制约锂电池产业发展的难题。相比而言，镁电池成本低、安全性高、燃料密度与锂电池相当，业内认为镁电池可能成为电池领域的颠覆者。例如，作为负极来说，镁电池是现在商用锂电池负极的6倍。

“镁离子电池发展的时间相对较短。”潘复生表示，“我们做了很多镁产业化的前期工作，例如，负极材料、电解液、正极材料等多领域多角度研究。特别是我们研究的正极材料，燃料密度可以超过每公斤500万千瓦时，而成本只有目前磷酸铁锂一半左右。今年，我们团队研发了一种低成本、高电压、长寿命的镁电池正极材料，循环寿命可达到1万次。下一步，我们将开展镁基材料加氢站、运氢车、纯化储氢一体化、分布式储能、动力电池五方面示范研究。”

文章来源： 中国能源报 ，天伏能科，中国钛爻潘廷祥钛专栏